埋地重力热管传热性能的研究

论文摘要

重力热管是一种新型的高效传热元件,其不需要外力而达到传热,近年来应用越来越广泛,尤其是在埋地利用方面更是取得了较高的成效,有效环保地利用了地热能。为了更好地研究埋地运行的重力热管的传热性能和工作过程,进而改进和优化重力热管的传热性能,本文在学习大量关于重力热管的理论和实验研究的基础上,分析热管内部工作原理及过程,作出合理的假设,建立了重力热管内部流动和传热的数学模型。利用该模型对地下环境稳态运行的重力热管的传热特性进行了数值模拟。根据建立的数学模型,编写C语言程序,分别对一定工况下稳定运行的埋地重力热管进行数学模拟计算。得出了该工况下,热管内部液池高度,热管内部从冷凝段到蒸发段的壁温分布,冷凝液膜厚度分布,蒸汽流速以及液膜流速的分布,以及重力热管冷凝换热系数、蒸发换热系数的分布,多方面模拟了埋地运行的重力热管的传热特性。在此基础上改变重力热管冷凝段冷却温度、加热段加热功率、热管充液率、冷凝段、绝热段长度以及热管内径等各参数,分别模拟分析以上参数对热管运行的影响。研究变参数下热管内液膜厚度变化以及冷凝和蒸发换热系数的变化,进而分析得出变参数时重力热管传热特性,为优化重力热管参数和提高埋地热管的换热性能提供了理论依据,从而使重力热管在最佳传热状态下运行,提高其换热效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 热管的发展历史和应用
• 1.2.1 热管的定义
• 1.2.2 热管的分类
• 1.2.3 热管的发展历史
• 1.2.4 热管的应用
• 1.3 国内外关于重力热管的研究现状
• 1.3.1 重力热管传热机理与特性研究
• 1.3.2 重力热管传热数值模拟研究
• 1.3.3 存在问题
• 1.4 本论文研究内容
• 第2章 重力热管的结构与传热机理特性
• 2.1 重力热管的结构及特性
• 2.1.1 重力热管的结构
• 2.1.2 重力热管特性
• 2.2 重力热管的传热极限
• 2.3 重力热管的传热过程
• 2.4 重力热管的传热机理
• 2.4.1 蒸发段的传热机理
• 2.4.2 凝结段的传热机理
• 第3章 重力热管传热数学模型的建立和推导
• 3.1 数学模型
• 3.2 整个热管的质量平衡方程和能量平衡方程
• 3.3 冷凝段数学模型建立及求解
• 3.4 蒸发段数学模型建立及求解
• 3.5 液池沸腾换热模型
• 第4章 埋地热管传热性能模拟研究
• 4.1 埋地重力热管基本参数
• 4.2 换热性能数值模拟结果
• 4.2.1 冷凝段数值模拟结果
• 4.2.2 蒸发段数值模拟结果
• 4.3 热管传热性能影响参数
• 4.3.1 热管冷凝段壁温对热管传热性能的影响
• 4.3.2 蒸发段加热功率对热管传热性能的影响
• 4.3.3 热管冷凝段长度比例对热管传热性能的影响
• 4.3.4 热管蒸发段长度比例对热管传热性能的影响
• 4.3.5 热管管径对热管传热性能的影响
• 4.3.6 充液量对热管传热性能的影响
• 结论
• 参考文献
• 致谢